Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2025-07-17 origine:Propulsé
L'erreur sous-divisionnelle dans les encodeurs linéaires est une erreur répétitive. Cela se produit lorsque les problèmes changent les signaux sinus et cosinus de la tête de lecture de l'encodeur. Cette erreur apparaît encore et encore à chaque période de signal. Cela ne s'aggrave pas lorsque vous vous déplacez plus loin. L'erreur de sous-division reste très petite, dans la gamme nanométrique. Même de minuscules changements sont importants. Les fabricants mettent des valeurs d'erreur sous-divisionnaires dans les fiches techniques. Cela vous aide à voir à quel point cela pourrait changer votre précision. Vous avez besoin d'une faible erreur de division pour une bonne précision dans des travaux difficiles.
L'erreur sous-divisionnelle est une petite erreur qui se répète dans les encodeurs linéaires. Cela affecte la précision de la mesure, mais elle ne s'aggrave pas à mesure que vous mesurez plus loin. Les signaux sinusoïdaux et équilibrés en caisse et en cosinus sont très importants. Ils aident à réduire l'erreur sous-divisionnelle et à rendre votre système plus exact. L'installation des choses de la bonne façon est également importante. Vous devez aligner soigneusement les choses, contrôler la température et arrêter les vibrations. Cela aide à rendre l'erreur de division beaucoup plus petite. Certains encodeurs ont des correctifs électroniques et des pièces mécaniques spéciales. Ceux-ci peuvent corriger les erreurs de signal et donner des mesures plus détaillées. Vous devez tester souvent avec des outils comme les modèles Lissajous. Calibrer beaucoup maintient également l'erreur de division faible et s'assure que votre système fonctionne bien.
Les encodeurs linéaires sont comme des dirigeants qui utilisent la lumière pour mesurer. Ils ont une échelle avec un motif qui se répète. La tête de lecture met en lumière l'échelle. Il regarde la lumière qui revient ou passe. Cela fait deux signaux appelés vagues sinus et cosinus. Ces vagues sont en quadrature, elles sont donc à 90 degrés. La tête de lecture vérifie les signaux d'une grande zone. Cela aide à réduire le bruit et à maintenir les signaux stables. Les changements de poussière ou de chaleur ne gâchent pas beaucoup les signaux.
La plupart des encodeurs linéaires utilisent des moyens optiques pour travailler. Ils utilisent des réseaux de diffraction pour diviser la lumière en parties. La lumière de commande ± 1 fait des signaux sinus et cosinus propres. Ces signaux montrent l'endroit exact. Le voyant de l'ordre ± 2 aide à trouver des erreurs de mouvement, comme la hauteur ou le lacet. Certains encodeurs utilisent des motifs Moiré ou d'autres astuces avec de la lumière. Ces façons aident à garder les signaux propres. Les signaux plus propres signifient moins d'erreur d'interpolation et de meilleurs détails.
Les signaux de sinus et de cosinus analogiques ne sont pas encore numériques. L'encodeur doit diviser chaque période de signal en minuscules étapes. C'est ce qu'on appelle l'interpolation. Il vous permet d'obtenir beaucoup plus de détails que les lignes d'échelle.
L'interpolation vérifie la forme des ondes sinus et cosinus. Si les signaux sont parfaits, l'erreur d'interpolation est très petite. Mais les vrais signaux peuvent avoir des problèmes. La taille peut changer, la phase peut se déplacer ou la forme peut être fausse. Ces problèmes font une erreur d'interpolation. L'erreur répète chaque période de signal. Il limite les meilleurs détails en qui vous pouvez faire confiance.
L'erreur d'interpolation peut empirer lorsque vous allez plus vite. Cela se produit parce que les signaux changent de forme à grande vitesse. La deuxième harmonique du signal provoque souvent la majeure partie de l'erreur. Les tremblements ou les changements dans le chemin léger peuvent aggraver les choses. Vous pouvez essayer de corriger ces erreurs, mais c'est difficile. La meilleure façon est d'avoir des signaux propres et une bonne conception.
Conseil: Regardez toujours la fiche technique de l'encodeur pour l'erreur et les détails d'interpolation. Une erreur plus faible et des détails plus élevés signifient de meilleurs résultats pour votre travail.
L'erreur sous-divisionnelle peut provenir de nombreux endroits à l'intérieur d'un encodeur linéaire. Vous devez connaître ces causes pour que votre système fonctionne bien. L'erreur de sous-division est l'une des trois principales erreurs de précision du codeur linéaire. Les deux autres sont l'erreur de pente et l'erreur de linéarité. Chaque cause peut modifier la quantité de lecture de la position et de la vitesse.
Les imperfections du signal sont la principale raison de l'erreur de sous-division. Ces problèmes se produisent lorsque les signaux sinus et cosinus ne semblent pas corrects. Les signaux pourraient avoir:
Offset (le centre de la vague monte ou baisse)
Déséquilibre (une vague est plus grande que l'autre)
Erreur de phase (les vagues ne sont pas séparées de 90 degrés)
Distorsion harmonique (les vagues ne sont pas lisses)
Ces problèmes rendent les signaux non linéaires. Lorsque vous divisez le signal en petites étapes, les erreurs répétent chaque période. Ce modèle de répétition est appelé erreur sous-divisionnelle. Même si le signal est solide, les erreurs de phase et la distorsion peuvent toujours nuire à la précision. Certains encodeurs utilisent des puces ou des logiciels spéciaux pour corriger le décalage et le déséquilibre. Vous corrigez généralement l'erreur de phase lors de la configuration. Si vous voulez la meilleure précision, vous devez garder ces problèmes de signal très faibles.
Remarque: Les mauvais signaux provoquent des erreurs répétitives qui limitent à quel point vous pouvez mesurer la position. Vérifiez toujours les signaux propres et équilibrés lors de la configuration.
Les problèmes avec l'échelle et la façon dont vous le mettez en place entraînent également une erreur de division. L'échelle a de minuscules lignes ou motifs. Si ces lignes ne sont pas parfaites, vous obtenez des erreurs. Les problèmes courants comprennent:
Cycle de service variable (la largeur de la ligne change)
Bend à l'échelle pendant le montage
L'échelle pousse ou se rétrécit à partir de la température
L'échelle se plie à partir de différentes températures
Différents matériaux dans l'encodeur se développent à différents rythmes
Ces problèmes modifient l'espace entre les lignes. Lorsque l'espace change, les signaux de la tête de lecture ne correspondent pas à la position réelle. La température peut étirer ou rétrécir l'échelle, ce qui aggrave l'erreur. Vous ne pouvez pas toujours corriger ces erreurs avec la correction du signal. Vous devez monter attentivement l'échelle et contrôler la température pour les meilleurs résultats.
Voici une liste rapide des principales causes des études récentes:
Une erreur de sous-division haute fréquence se répète à chaque période d'échelle.
Erreurs pour faire le réseau.
Échelle des virages du montage.
Changements de température et différences.
Shaking et bosses mécaniques.
La tête de lecture et son optique sont également importantes pour l'erreur de division. L'optique doit voir clairement le modèle d'échelle. Si l'optique a des problèmes, vous obtenez des erreurs. Les problèmes peuvent provenir:
Poussière ou rayures sur l'optique
La tête et l'échelle ne sont pas alignées
La tête de lecture inclinait ou tourne
Mauvaise conception optique
Si la tête s'incline ou se déplace, le chemin lumineux change. Ce changement aggrave les signaux et augmente l'erreur de sous-division. Les tremblements ou les bosses peuvent également déplacer la tête, provoquant des erreurs aléatoires. Une bonne conception et une configuration minutieuse aident à garder l'optique propre et alignée. Certains encodeurs utilisent des revêtements ou des couvertures spéciaux pour protéger l'optique.
Composant d'erreur | Description | Caractéristiques clés |
|---|---|---|
Erreur de pente | La plus grande erreur qui s'additionne, peut être corrigée par le contrôleur | S'additionne sur le voyage; affecte la précision totale |
Erreur de linéarité | Plage d'erreur qui ne s'additionne pas après la fixation de l'erreur de pente | Mesuré en micromètres par mètre; ne s'additionne pas |
Erreur de division | Répéter l'erreur à chaque période d'échelle, causée par des problèmes de signal et mécanique | Limite la proximité que vous pouvez mesurer; ne s'additionne pas |
Vous devez surveiller toutes ces causes si vous voulez que votre encodeur linéaire soit aussi précis que possible. Une erreur de sous-division peut limiter votre système, même si d'autres erreurs sont faibles. En connaissant ces causes, vous pouvez essayer de les rendre plus petits et d'obtenir de meilleurs résultats.
Vous pouvez vérifier l'erreur de sous-division en regardant les signaux sinus et cosinus. Ces signaux proviennent de la tête de lecture lorsqu'il se déplace sur l'échelle. Pour trouver des erreurs, vous dessinez un signal sur l'axe X et l'autre sur l'axe Y. Cela fait une forme appelée motif lissajous. Si les signaux sont parfaits, le motif est un cercle au centre. Cela signifie qu'il n'y a pas d'erreur sous-divisionnelle. Si le cercle semble écrasé, déplacé ou tordu, quelque chose ne va pas. Des problèmes tels que l'inadéquation d'amplitude, le décalage de phase ou le décalage modifient le modèle. Vous pouvez repérer ces problèmes rapidement, donc cette méthode vous aide à corriger rapidement les erreurs.
Astuce: les modèles Lissajous vous aident à trouver des problèmes de signal avant de gâcher vos mesures.
Les scientifiques et les ingénieurs utilisent cette méthode dans les laboratoires et les usines. Ils utilisent également une analyse harmonique pour rechercher des ondes supplémentaires dans le signal. Les harmoniques du troisième ordre apparaissent souvent lorsque l'échelle ou l'optique a des problèmes. En regardant ces modèles, vous pouvez en apprendre davantage sur l'erreur de sous-division.
Vous devez savoir quelle est la taille de l'erreur de division. La plupart des gens utilisent des nanomètres (NM) pour montrer la taille de cette erreur dans les encodeurs linéaires. Pour les encodeurs rotatifs, ils utilisent des degrés. Dans les meilleurs encodeurs, l'erreur est d'environ 1 à 2% de la période de signal. Ce petit nombre est très important pour les travaux de haute précision.
L'erreur sous-divisionnelle répète chaque période de signal.
La taille de l'erreur limite la plus petite étape en laquelle vous pouvez faire confiance.
Les grandes erreurs rendent difficile d'obtenir les mêmes résultats à chaque fois.
Voici un tableau des normes et sources importantes pour mesurer et abaisser l'erreur de sous-division:
Source / standard / technique | Description | Période de temps | Incertitude ou amélioration de la mesure |
|---|---|---|---|
NIST Rapports internes (Nistir 4757, Nistir 5615 par D. Swyt) | Parlez de problèmes avec des tolérances étroites et des assemblages pour la mesure et la réduction du SDE | Contemporain | Références clés pour SDE dans l'ingénierie de précision |
Standard ISO pour la température de référence (ISO, 1975) | Donne des conditions standard pour les mesures de taille | Depuis 1975 | Base des conditions de mesure régulières |
Système d'interféromètre à l'échelle de la ligne NIST | Système interférométrique pour les normes de longueur | Commencé 1965, utilisé après 1971 aussi | L'incertitude est passée de 0,25 μm (1960) à 0,08 μm (2000) à une échelle de 1 m |
Précision Gage Blocs Calibration par NBS / NIST | Utilisé des comparateurs de contact mécanique d'abord, puis des manières interférométriques | 1901 à maintenant | L'incertitude s'est améliorée de 0,75 μm (avant 1917) à 0,008 μm (maintenant) à une échelle de 1 mm |
Le graphique montre que l'incertitude de mesure a beaucoup baissé avec le temps. Cette progression vous aide à obtenir de meilleurs résultats de vos encodeurs. Lorsque vous mesurez et contrôlez une erreur de sous-division, vous vous assurez que votre système vous donne la meilleure précision.
L'erreur de sous-division peut rendre la position de contrôle difficile. Il s'agit d'un gros problème dans les emplois qui ont besoin d'une haute précision, comme les machines CNC ou les robots. Lorsque les signaux de l'encodeur ont de petites erreurs, les erreurs apparaissent encore et encore dans chaque période de signal. Ces erreurs ne s'additionnent pas sur de longs mouvements, mais ils affectent toujours vos résultats.
Vous voulez que la haute résolution voient de très petits changements de position. L'erreur de sous-division rend difficile de faire confiance aux plus petites étapes. Si vous utilisez un système de lecteur direct, vous avez besoin de la meilleure précision. Même une petite erreur peut faire arrêter la machine au mauvais endroit. Cela peut provoquer de mauvaises pièces ou perdre du temps.
Voici quelques choses que vous pourriez remarquer:
La machine s'arrête un peu trop tôt ou trop tard.
Le système de contrôle ne peut pas conserver le point exact.
La position mesurée saute par quelques nanomètres.
Astuce: Regardez toujours la fiche technique de l'encodeur pour une erreur de sous-division. Des nombres plus faibles signifient une meilleure précision et une résolution plus élevée.
L'erreur de sous-division n'affecte pas seulement la position. Cela modifie également la façon dont votre machine se déplace en douceur. Lorsque vous utilisez l'encodeur pour vérifier la vitesse, le système de contrôle regarde la vitesse de la position. Si la position saute, la lecture de vitesse saute également. C'est ce qu'on appelle Velocity Ripple.
Vous pourriez entendre ou ressentir cela comme un bourdonnement ou un tremblement. Le moteur peut utiliser plus de puissance et devenir chaud. À des vitesses plus élevées, ces ondulations se produisent plus souvent. Le système de contrôle peut ne pas réagir assez rapidement, de sorte que la machine peut secouer ou faire du bruit.
Voici une table qui montre ce que vous pourriez voir:
Effet | Ce que vous remarquez | Pourquoi ça arrive |
|---|---|---|
Erreur de position | S'arrête au mauvais endroit | Erreur subdivisionale dans les signaux |
Ondulation de vitesse | Bourdonnement ou vibration | Sauts de lecture de vitesse |
Courant moteur plus élevé | Le moteur devient chaud | Le système de contrôle fonctionne plus dur |
Vous pouvez réduire ces problèmes en choisissant des encodeurs avec une faible erreur de division. Cela vous aide à obtenir une meilleure précision et un mouvement plus fluide. Les signaux haute résolution et propres vous donnent les meilleurs résultats.
Il existe différentes façons de rendre l'erreur sous-divisionnelle plus petite dans les encodeurs linéaires. La meilleure façon utilise la compensation électronique. Cette méthode trouve des erreurs dans les signaux et les corrige. Il fonctionne en recherchant des vagues supplémentaires indésirables dans les signaux sinus et cosinus. Le système enlève ensuite ces erreurs de la lecture de position. Vous n'avez pas à changer de pièces. Vous obtenez des résultats plus précis et réguliers, même si les choses autour de l'encodeur changent.
De nouvelles recherches montrent qu'un modèle d'optimisation de l'essaim de particules (PSO) fonctionne très bien. Ce modèle utilise la recherche intelligente pour trouver et résoudre des problèmes tels que le décalage CC, l'erreur d'amplitude, l'erreur de quadrature et les erreurs harmoniques. Il peut résoudre les problèmes d'onde supplémentaires simples et complexes. Dans les tests, cette méthode a rendu les erreurs mobiles et encore beaucoup plus petites. L'analyse de Fourier a montré qu'il s'est également débarrassé de nombreuses mauvaises vagues supplémentaires. Vous obtenez de meilleurs correctifs en temps réel et des résultats plus précis. De cette façon, fonctionne mieux que les anciens correctifs numériques ou logiciels uniquement.
La conception mécanique aide aussi. Certains encodeurs utilisent des réseaux spéciaux ensemble. Ces réseaux rendent le système moins susceptible d'avoir des erreurs de montage. Si vous utilisez des encodeurs optiques de type ouvert, les erreurs de montage peuvent causer de gros problèmes. Les réseaux spéciaux aident à maintenir la phase plus stable. Vous obtenez moins d'erreurs de montage et de meilleures mesures.
Vous pouvez également utiliser la suppression harmonique. Cette méthode cible les ondes supplémentaires dans le signal. En les supprimant, vous obtenez des signaux de sinus et de cosinus plus propres. Les signaux plus propres signifient moins d'erreur sous-division et de meilleurs détails.
Astuce: Vérifiez toujours si votre encodeur a une compensation électronique ou des caractéristiques mécaniques spéciales. Ces options vous aident à obtenir le détail dont votre travail a besoin.
La façon dont vous mettez votre encodeur est très importante. Une bonne installation peut vraiment aider à réduire l'erreur sous-divisionnelle. Vous devez mettre le dispositif de rétroaction près de l'endroit où le travail se produit. Cette configuration réduit les erreurs comme Roll, Pitch et Yaw. Utilisez des outils laser pour tout aligner. Vous pouvez également utiliser d'autres outils pour une configuration encore meilleure.
Gardez la zone autour de votre encodeur sous contrôle. Utilisez des boucliers et du flux d'air pour éliminer la poussière et maintenir la température stable. Les tampons ou les vessies d'air aident à arrêter de trembler. Une température régulière et peu de tremblements aident votre encodeur à travailler de son mieux.
Pensez aux matériaux que vous utilisez. Ne mélangez pas de matériaux qui se développent à différents taux. Par exemple, ne boulonnez pas les matériaux à faible CTE comme Invar sur l'aluminium. Cela peut faire le virage ou l'étirement de l'échelle, ce qui provoque plus d'erreurs.
Gardez vos signaux propres. Utilisez les boucliers EMI et RFI pour bloquer le bruit électrique. Vérifiez vos fils et connexions. Utilisez des outils comme les oscilloscopes pour regarder les signaux. Assurez-vous qu'ils sont forts et équilibrés.
L'étalonnage est très important. Mesurez de petites erreurs le long de l'échelle à différents endroits. Utilisez des contrôles de roulement tous les 50 microns. Cela vous aide à trouver et à réparer de minuscules erreurs. Certaines entreprises utilisent des machines spéciales pour tester l'intégralité de l'encodeur à une température régulière. Ces machines vous donnent un laissez-passer ou un échec et un papier de qualité.
Remarque: les vérifications et tests réguliers aident à maintenir une erreur sous-divisionnelle faible. Utilisez de bons outils pour regarder la force du signal et l'alignement. Ces outils vous montrent des parcelles Lissajous et d'autres graphiques utiles.
Voici une liste de contrôle pour la meilleure installation:
Mettez le dispositif de rétroaction près du travail.
Utilisez des outils laser pour la configuration.
Contrôler la température et les tremblements.
Utilisez des boucliers EMI / RFI.
Choisissez des matériaux qui poussent de la même manière.
Test des signaux avec de bons outils.
Calibrer souvent.
Utilisez des contrôles pour maintenir la température et l'humidité stables.
Tester sous charge.
Assurez-vous que votre encodeur fonctionne avec votre système de contrôle.
Étape d'installation | Pourquoi ça compte | Ce que vous gagnez |
|---|---|---|
Fermer un dispositif de rétroaction | Réduit les erreurs hors axe | Meilleure précision |
Alignement laser | S'assure que la configuration est exacte | Moins d'erreurs |
Isolement des vibrations | Arrête de tremblement et de bruit | Lectures régulières |
Boundage EMI / RFI | Gardez les signaux propres | Données dignes de confiance |
Sélection des matériaux | Arrête l'inadéquation thermique | Moins de flexion |
Étalonnage régulier | Trouve et corrige de petites erreurs | Performances stables |
La réduction de l'erreur de sous-division est très importante pour les systèmes de conduite haute résolution et directe. Ces systèmes ont besoin de très petites erreurs pour bien fonctionner. Lorsque vous faites une erreur de division plus petite, vous obtenez de meilleures lectures de position à minuscules échelles. Vous obtenez également le détail que votre encodeur promet. De nouvelles technologies comme les encodeurs optiques de Verapath peuvent obtenir une erreur de division inférieure à 20 nm RMS. Cela vous donne la précision nécessaire pour des emplois difficiles.
N'oubliez pas: chaque étape que vous franchissez pour une erreur de sous-division plus faible vous aide à obtenir les meilleurs détails et les performances du système.
Vous jouez un rôle clé dans le maintien de l'erreur sous-divisionale faible pour la meilleure précision dans vos systèmes de mouvement.
Pour gérer cela, vous pouvez:
Utilisez des conceptions et des matériaux solides qui résistent à la chaleur et à la tremblement.
Appliquez des systèmes de contrôle intelligents et des capteurs pour surveiller les modifications.
Testez l'ensemble du système avant de l'utiliser.
Suivez les normes de confiance pour la vérification des erreurs.
Continuez à apprendre et à améliorer votre processus.
Rester vigilant à ces étapes vous aide à atteindre les performances supérieures dans chaque projet.
Vous voyez généralement une erreur sous-divisionnelle lorsque les signaux sinus et cosinus de votre codeur ne sont pas parfaits. Des problèmes tels que le déséquilibre du signal, le décalage de phase ou la distorsion font répéter cette erreur à chaque période de signal.
Vous pouvez utiliser un motif Lissajous. Tracez le signal sinusoïdal sur un axe et le cosinus sur l'autre. Si vous voyez un cercle parfait, vos signaux sont bons. Toute distorsion signifie que vous avez une erreur sous-divisionnelle.
Non, ce n'est pas le cas. L'erreur sous-division se répète à chaque période de signal. Il reste petit et ne s'additionne pas lorsque vous vous déplacez plus loin. Vous pouvez croire qu'il ne grandira pas avec le temps.
L'erreur sous-division limite à quel point vous pouvez mesurer la position ou la vitesse. Si vous souhaitez une précision supérieure dans des travaux comme l'usinage CNC ou la robotique, vous devez garder cette erreur aussi faible que possible.
